防沉积试验水池及杂质试验装置的制作方法

本发明属于工程实验技术领域，尤其涉及一种防沉积试验水池以及杂质试验装置。

背景技术：

在核电站中，对设备的可靠性要求十分严格，在核电站出现事故的情况下，各设备能否继续正常的运行也是其可靠性的关键指标。在核电站发生事故(如冷却剂丧失或主蒸汽管道破裂)时，安全注入系统以及安全壳喷淋系统会从地坑中抽水，对反应堆堆芯和安全壳进行长期冷却，避免堆芯严重损伤和安全壳超压。但在事故发生以后，冷却剂会通过破口进入到核电站安全壳的地坑，而冷却剂中掺杂着大量的保温材料和其他材料的碎片。这就致使安全注入系统、安全壳喷淋系统以及其他一部分设备，在事故后需要在充满杂质的环境中运行或工作。因此，在这些设备投入使用之前，都需要经过杂质鉴定试验，确保其能够在充满杂质的环境中正常工作。专利号201010249147.6公开的一种杂质试验台不具有防搅拌死区设计，在搅拌装置搅拌的过程中，试验水箱中有一些位置搅拌装置无法搅动从而形成搅拌死区，在试验的过程中杂质将在水箱的搅拌死区沉积，并且随着时间的增加将逐渐沉积的越来越多，从而导致水箱内的液体的杂质浓度逐渐的衰减，而搅拌装置无法搅动影响试验杂质的浓度，同时该杂质试验台采用基于水池杂质浓度监测和控制设计，仅适用于浸没在水池内的待检设备试验，对于非浸没设备，无法消除因杂质在回路中的沉积和截留对试验浓度的影响。

因此，需要一种含有防搅拌死区设计的试验水池以及基于非浸没试验区管道杂质浓度监测控制设计、能够试验非浸没设备的杂质试验装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够用于杂质试验的防沉积试验水池，该防沉积试验水池有效的阻止了在搅拌的过程中液体中的杂质沉积在搅拌死区，保证杂质试验中试验杂质的浓度不发生改变，能长期的反复使用。

本发明的另一目的在于提供一种试验杂质的浓度不发生衰减的非浸没设备的杂质试验装置，该杂质试验装置试验准确性高且长期使用准确性不受影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于盛装含有杂质的液体的防沉积试验水池，所述防沉积试验水池包括搅拌装置及供盛放含杂质的液体的池体，所述搅拌装置内置于所述池体内，所述搅拌装置搅拌用于搅拌所述池体内的液体，所述池体具有液体不能被所述搅拌装置搅拌的搅拌死区，所述防沉积试验水池还包括挡板，所述挡板呈倾斜的放置于所述池体内并隔离所述搅拌死区阻挡所述池体内的液体进入所述搅拌死区内。

与现有技术相比，本发明的防沉积试验水池通过基于多相流的vof液面追踪模拟确定搅拌状态下的搅拌死区位置，并利用倾斜放置在池体内的挡板，将池体内搅拌装置无法搅拌到的的搅拌死区进行隔离，使得池体内的介质在搅拌装置的搅拌下均能流动，使得池体内液体中杂质含量均匀，有效的防止了液体中的杂质沉积在池体内，使得在杂质试验过程中液体中的杂质浓度始终保持不变，确保了杂质试验的准确性。

具体地，所述池体呈长方体结构。

具体地，所述挡板呈三角形结构。

具体地，所述挡板呈倾斜的设置于所述池体的底部四角处，所述挡板的其中两个顶点与所述池体的底面接触，所述挡板的另一顶点与所述池体的侧面接触。

具体地，所述挡板与所述池体的侧面接触的顶点到所述池体的底面的垂直距离与所述池体内的液体的深度比值为8:11。

具体地，所述防沉积试验水池还包括转轮行架，所述转轮行架设置于所述池体上，所述池体内具有两搅拌装置，两所述搅拌装置的搅拌叶片的间距和高度藉由所述转轮行架调节。

具体地，所述两搅拌装置的搅拌叶片之间的中心距离与所述池体的长度的比值为5:8。

具体地，所述搅拌叶片距离所述池体的底面的高度与所述池体内的液体的深度的比值为7:11。

本发明还提供一种杂质试验装置，适用于非浸没设备的杂质试验，所述杂质试验装置包括防沉积试验水池以及试验区管线系统，所述防沉积试验水池如上所述，所述防沉积试验水池的池体与试验区管线系统通过管道连通形成一循环回路，所述非浸没设备接入至所述试验区管线系统中，所述防沉积试验水池的池体中的液体通过所述循环回路循环的流经所述非浸没设备。

具体地，所述杂质试验装置还包括循环系统，所述循环系统串联在所述循环回路中，所述循环系统的入口与所述池体的出口连通，所述循环系统的出口与所述试验区管线系统的入口连通。

具体地，所述循环系统包括温度传感器以及与所述温度传感器电性连接的第一电动三通阀、第二电动三通阀、直接循环管路、加热管路以及冷却管路，所述第一电动三通阀与第二电动三通阀串联连通，所述直接循环管路与所述加热管路或所述冷却管路藉由所述第一电动三通阀并联联通，所述加热管路与所述冷却管路藉由所述第二电动三通阀并联连接，所述第一电动三通阀及第二电动三通阀藉由所述温度传感器的信号控制所述直接循环管路或加热管路或冷却管路的开闭。

具体地，所述直接循环管路中还设有一第一常开检修隔离阀。

具体地，所述加热管路包括与所述第二电动三通阀串联连接的第二常开检修隔离阀。

具体地，所述冷却管路包括与所述第二电动三通阀串联连接的第三常开检修隔离阀。

具体地，所述杂质试验装置还包括取样管路，所述取样管路与所述循环回路连通。

具体地，所述取样管路设置在所述试验区管线系统的入口的弯管上。

具体地，所述取样管路的流道轴线与所述试验区管线系统的入口的管道的流道轴线共线。

具体地，所述取样管线包括滤筒管路和直接旁路。

具体地，所述杂质试验装置还包括集中控制系统，所述集中控制系统采集所述杂质试验装置中的含杂质的液体的温度、压力、流量、浓度参数。

具体地，所述杂质试验装置还包括变频泵，所述变频泵串联在所述循环回路上。

具体地，所述变频泵与所述集中控制系统电性连接，远程控制，所述循环回路内液体的流动状态的改变由所述集中控制系统对所述变频泵的控制而实现。

附图说明

图1是本发明的杂质试验装置的整体结构示意图。

图2是本发明的防沉积试验水池的局部结构示意图。

图3是本发明的杂质试验装置的局部结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，先对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参考图1，本发明提供一种杂质试验装置100，适用于非浸没设备的杂质试验，杂质试验装置100包括防沉积试验水池10以及试验区管线系统20，非浸没设备201(如阀门等)可接入至试验区管线系统20中，防沉积试验水池10的池体10a以及试验区管线系统20通过管道连通形成循环回路30，非浸没设备201接入至试验区管线系统20中，防沉积试验水池10的池体10a盛装有用于试验的含有杂质的液体，防沉积试验水池10的池体10a中的所述液体通过循环回路30循环的流经接入到试验区管线系统20中的非浸没设备201以进行杂质试验。

请参考图1及图2，防沉积试验水池10用于盛装含有杂质的液体，防沉积试验水池10包括搅拌装置101及供盛放含杂质的所述液体的池体10a，搅拌装置101内置于池体10a内用于搅拌池体10a内的液体，在杂质试验的过程中，需要通过搅拌装置101搅拌防沉积试验水池10的池体10a内的杂质液体使杂质液体保持浑浊状态，一般来说，池体10a具有所述液体不能被搅拌装置101搅拌到的搅拌死区，而落入到搅拌死区中的杂质会因搅拌装置101无法搅拌而沉积在搅拌死区中，使得所述液体中的杂质浓度随试验时间的推移而衰减，杂质浓度与试验要求的杂质浓度出现较大的差别，使试验的误差变大，影响试验的准确性。本发明基于多相流的vof液面追踪模拟确定搅拌状态下的搅拌死区位置,为了保持在试验的过程中，所述液体中的杂质浓度与试验要求的杂质浓度一致，且杂质浓度保持一个相对稳定的值，因此，防沉积试验水池10还包括挡板102，挡板102呈倾斜的放置于池体10a内并隔离所述搅拌死区，阻挡池体10a内的液体进入到所述搅拌死区内，防止杂质沉积在搅拌死区中，使得搅拌装置101能够搅拌到所有含杂质的液体使所述液体中的杂质浓度保持相对一定。

请参考图1及图2，防沉积试验水池10的池体10a呈长方体结构，在本实施例中，池体10a为长方体，当然池体10a也可为正方体等，当池体10a为长方体时，所述搅拌死区出现在长方体底面的四个角内。

请参考图2，在本实施例中，挡板102呈三角形结构，较佳地，挡板102呈等腰三角形结构，挡板102呈倾斜的设置于池体10a的底部四角(即所述搅拌死区)处，并隔离所述搅拌死区，挡板102的其中两个顶点与防沉积试验水池10的池体10a的底面接触，挡板102的另外一个顶点与防沉积试验水池10的池体10a的侧面接触，为了使防沉积试验水池10达到更好防沉积效果，将挡板102与池体10a的侧面接触的顶点到池体10a的底面的垂直距离h1与池体10a内的所述液体的深度h2的比值设置为h1：h2＝8:11。

请参考图1及图2，防沉积试验水池10还包括转轮行架(图中未示)，所述转轮行架设置于池体10a上，而池体10a内具有两搅拌装置101，通过所述转轮行架可调节两搅拌装置101的搅拌叶片101a的间距和高度，为了得到更有效的搅浑，将两搅拌装置101的搅拌叶片101a之间的中心距离l2与池体10a的长度l1的比值设置为l2：l1＝5:8，将搅拌叶片101a距离池体10a的底面的高度h3与池体10a内的所述液体的深度h2的比值设置为h3：h2＝7:11。

请参考图1，试验区管线系统20除了用于接入待测的非浸没设备201进行杂质试验外，还可以在进行杂质试验前用于接入比对直管段(图中未示)以进行比对试验或对循环回路30进行冲洗。

继续参考图1，试验区管线系统20还开设供压力表接入的取压孔，在本实施例中，取压孔分别接入前后压力远传探头及就地仪表202、小量程远传差压表203以及大量程远传压差表204以检测循环回路30中杂质液体的压力情况，在试验区管线系统20的入口20a的管道以及出口20b的管道上均连接有节流阀31。

继续参考图1，杂质试验装置100还包括循环系统40，循环系统40串联在循环回路30中，具体地，循环系统40的入口40a与池体10a的出口10b连通，循环系统40的出口40b与试验区管线系统20的入口20a连通。

继续参考图1，具体地，循环系统40包括温度传感器(图中未示)以及与所述温度传感器电性连接的第一电动三通阀401a、第二电动三通阀401b、直接循环管路402、加热管路403以及冷却管路404，第一电动三通阀401a与第二电动三通阀401b串联连通，直接循环管路402与第一电动三通阀401a串联连通，加热管路403与冷却管路404通过第二电动三通阀401b并联连通，使得直接循环管路402通过第一电动三通阀401a与加热管路403并联连通或直接循环管路402通过第一电动三通阀401a与冷却管路404并联连通。第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b通过所述温度传感器的信号控制直接循环管路402或加热管路403或冷却管路404的开闭。具体地，在介质温度处于试验允许的范围内时，第一电动三通阀401a开启直接循环管路402，关闭加热管路403与冷却管路404并联管路，而在介质温度偏离试验允许的范围内时，第一电动三通阀401a开启加热管路403与冷却管路404并联管路，关闭直接循环管路402，且根据具体温度偏离，若温度高于试验允许范围时，由第二电动三通阀401b开启冷却管路404，关闭加热管路403；反之，则由第二电动三通阀401b开启加热管路403，关闭冷却管路404。

继续参考图1，直接循环管路402具体包括第一常开检修隔离阀402a，当温度在杂质试验要求的范围内，所述温度传感器传递信号至第一电动三通阀401a，第一电动三通阀401a打开直接循环管路402，此时加热管路403以及冷却管路404均关闭，使池体10a内的所述液体从池体10a内流出，经过直接循环管路402通过而流入到试验区管线系统20中，而在试验开始前，控制第一电动三通阀401a，开启直接循环管路402进行清洗；随后利用第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b开启加热管线403或冷却管线404，对加热管线403或冷却管线404进行清洗。

继续参考图1，加热管路403具体包括电加热器403a以及第二常开检修隔离阀403b，第二常开检修隔离阀403b与第二电动三通阀401b串联连接，在加热管路403正常的状态下，第二常开检修隔离阀403b保持开启状态；在加热管路403发生异常时，由操作人员手动关闭第二常开检修隔离阀403b对加热管路403进行检修。当温度低于杂质试验要求的范围内，所述温度传感器传递信号至第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b，控制加热管路403导通，此时直接循环管路402以及冷却管路404均关闭，使池体10a内的所述液体从池体10a中流出，再从加热管路403通过，通过电加热器403a加热流经加热管路403的所述液体，所述液体经电加热器403a加热达到试验允许的范围内后，从加热管道403流出，再流入到试验区管线系统20中。

继续参考图1，冷却管路404具体包括冷却换热器404a以及第三常开检修隔离阀404b，第三常开检修隔离阀404b与第二电动三通阀401b串联连接，在冷却管路404正常的状态下，第三常开检修隔离阀404b保持开启状态；在冷却管路404发生异常时，由操作人员手动关闭第三常开检修隔离阀404b对冷却管路404进行检修。当温度高于杂质试验要求的范围内，所述温度传感器传递信号至第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b，控制冷却管路404导通，此时直接循环管路402以及加热管路403均关闭，使池体10a内的所述液体从池体10a中流出，再从冷却管路404通过，通过冷却换热器404a冷却经冷却管路404的所述液体，所述液体经冷却换热器404a冷却达到杂质试验要求的范围内后，从冷却管道404流出，再流入到试验区管线系统20中。

继续参考图1及图3，杂质试验装置100还包括取样管路50，取样管路50与循环回路30连通，较佳地，将取样管路50设置在试验区管线系统20的入口20a的弯管205上，而为了让取样管路50对所述杂质液体的流动和杂质截留的影响最小，将取样管路50的流道轴线设置成与试验区管线系统20的入口20a的管道的流道轴线共线。较佳的，取样管路50包括滤筒管路501和直接旁路502，具体地，滤筒管路501包括滤筒50a及滤筒隔离阀50b，直接旁路502包括旁路隔离阀50c，为避免取样管线隔离期间沉积在管道内的杂质影响取样分析，在取样开始前，先关闭滤筒隔离阀50b，打开旁路隔离阀50c，排放介质一段时间并回收入防沉积试验水池10的池体10a内，随后关闭旁路隔离阀50c，打开滤筒隔离阀50b，进行正式取样，使用滤筒50a取样过滤，以规避旁路隔离阀50c的关闭期间沉积在取样管路50中的杂质对取样分析的影响。为了保证待测的非浸没设备201处的所述杂质液体的流动的稳定性，试验区管线系统20的入口20a的直管道的长度与管道的直径比例应满足：入口20a的管道上的第一个节流设备至待测的非浸没设备201的入口取压孔的长度d1至少为入口20a的管道直径的18倍，所述入口取压孔到非浸没设备201的长度d2至少为入口20a的管道直径的5倍，非浸没设备201到非浸没设备201的出口取压孔的长度d3至少为出口20b的管道直径的10倍，所述出口取样孔到出口20b的管道上的第一个节流设备的长度d4至少为出口20b的管道直径的10倍。在本实施例中，入口20a的管道上的第一个节流设备为弯管205，出口20b的管道上的第一个节流设备为节流阀31。

继续参考图1，杂质试验装置100还包括集中控制系统(图中未示)，所述集中控制系统采集所述杂质试验装置100中的含杂质的液体的温度、压力、流量、浓度等参数。通过所述集中控制系统自动识别循环回路30的介质流动状态并切换内嵌计算公式和记录模式。操作人员可通过所述集中控制系统监测和控制整个循环回路30的试验情况(如各个设备是否正常运行、运行情况以及监测流体的状态等，当流体状态为阻塞流时所述监控系统则会发出警报并切换内嵌的计算公式)，也可通过所述集中控制系统接收杂质试验装置100的试验数据，并且可利用所述监控系统对杂质试验装置100内的器件进行远程控制。

继续参考图1，杂质试验装置100还包括变频泵60，变频泵60串联在循环回路30上，变频泵60与所述集中控制系统电性连接，实现远程控制，循环回路30内含杂质的液体的流动状态通过所述集中控制系统对变频泵60的控制而实现流动状态的改变，具体地，是通过所述集中控制系统内的“流态——流量”耦合算法来控制变频泵60改变循环回路30中的流动状态，不同的流动状态的改变以及监测可实现阻塞流和非阻塞流状态下的杂质试验。在本实施例中，变频泵60与一阀门串联成一组，再以两组并联的形式串联在循环回路30上，具体地连接在池体10a的出口10b以及循环系统40的入口40a的管道之间，当然，还可以在循环回路30上连接上其他相关的设备等，如节流阀31、远传温度探头及就地仪表32以及远程流量探头及就地仪表33等，且在池体10a、冷却换热器404a上均设有进水管线以及排水管线，本领域操作人员还可根据实际杂质试验的需要，在循环回路30上连接其他的设备。

结合图1至图3，杂质试验装置100的具体试验方式如下：在试验区管线系统20中接入比对直管段，打开池体10a的出口10b、变频泵60以及控制第一电动三通阀401a联通直接循环管路402，关闭取样管路50以及所有排水管线，将节流阀31的开度调到最大，并向池体10a注水，对直接循环管路402进行排气以及冲洗，直接循环管路402清洗完毕后，利用第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b开启加热管道403，对加热管道403进行清洗，加热管道403清洗完毕后，利用第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b开启冷却管道404，对冷却管道404进行清洗，循环回路30的所有管道清洗完毕后，拆卸比对直管段，将待测的非浸没设备201接入到试验区管线系统20，并调节节流阀31等设备的参数。将搅拌装置101以及挡板102按照上述的比例安装于防沉积试验水池10的池体10a中，并打开池体10a的注水管线往池体10a注入纯水并按试验要求定量投放杂质，搅拌装置101不断搅拌池体10a中的所述液体使其保持浑浊状态，所述液体从池体10a的出口10b的管道流出，用所述温度传感器检测所述液体的温度是否在试验要求的温度范围内，并控制第一电动三通阀401a和第二电动三通阀401b开启相应的管路使所述液体流经开启的管线后再流入试验区管线系统20，若在温度范围内，则所述液体流经直接循环管路402后流入到试验区管线系统20；若温度低于温度范围，则所述液体流经加热管路403经电加热器403a加热到温度范围内后流入到试验区管线系统20；若温度高于温度范围，则所述液体流经冷却管路404经冷却换热器404a冷却到温度范围内后流入到试验区管线系统20；所述液体流经试验区管线系统20后流回至池体10a中，在试验的过程中，由取样管路50对试验区管线系统20的入口20a处的杂质浓度进行取样分析，有效监测杂质浓度，保证进入到试验区管线系统20的杂质浓度在试验要求的范围内，在试验结束后，关闭变频泵60，开启排水管线进行排水，并对所有管线进行清洗，上述整个过程在所述集中控制系统的监控下进行。

值得注意的是，本发明的杂质试验装置100适用于试验非浸没设备201在杂质环境中的工况，特别适用于检测阀门的流量特性。

以上所述仅为本发明所优选的实施例，不能以此来限定本发明的权利范围。在本发明的构思范围内，可以合理地做出相应的变化。因此，本发明的保护范围应以权利要求书为准。